JP2003057592A - Picture display device - Google Patents

Picture display device

Info

Publication number
JP2003057592A
JP2003057592A JP2001246192A JP2001246192A JP2003057592A JP 2003057592 A JP2003057592 A JP 2003057592A JP 2001246192 A JP2001246192 A JP 2001246192A JP 2001246192 A JP2001246192 A JP 2001246192A JP 2003057592 A JP2003057592 A JP 2003057592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
reflection
incident
color
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001246192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Matsushita
智彦 松下
Shigeru Aoyama
茂 青山
Daido Uchida
大道 内田
Yasuhiro Kawabata
康大 川端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP2001246192A priority Critical patent/JP2003057592A/en
Publication of JP2003057592A publication Critical patent/JP2003057592A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact lens array substrate of high light quantity efficiency which condenses and reflects without loss even in the case of oblique incidence of incident light from a light source. SOLUTION: A double convex lens system is provided, and the focus position of one convex lens part is arranged on the surface of the other convex lens, and such constitution is given that first incident light which is light of parallel rays from a color separation means, principal rays made incident through the focus position, and second incident light made incident in parallel with the principal rays are condensed together within a prescribed effective range on the side of a reflection space modulation element 80, and the reflection space modulation element 80 is provided with a plurality of reflection plates 71 which are arranged in correspondence with to pixels and are constituted so as to be able to properly change the reflection angle of incident light and a reflection plate driving means which drives the reflection plates, and the reflection plates are individually selected in accordance with pixel information to reflect required pixels to the projection lens side.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に関
し、さらに詳しくは、斜入射光に対して各画素に対応し
た反射板を、各画素の表示あるいは非表示に応じて角度
を変化させて、画像を投影する画像表示装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device, and more specifically, a reflection plate corresponding to each pixel with respect to oblique incident light is changed in angle according to display or non-display of each pixel. The present invention relates to an image display device that projects an image.

【0002】[0002]

【従来の技術】近来、カラーフィルタを用いず、低コス
トにカラー画像を投影できる液晶プロジェクタとして、
1つのパネルに3原色R、G、Bの各色の色分解画像を
表わすための画素を配列した「単板式液晶デバイス」
に、3枚のダイクロイックミラーにより色分解された原
色光、即ちR光、G光、B光を、互いに異なる入射角で
液晶デバイスに入射させてカラー画像表示を行う「単板
式液晶カラープロジェクタ」が実用化されている。
2. Description of the Related Art Recently, as a liquid crystal projector capable of projecting a color image at low cost without using a color filter,
"Single-panel liquid crystal device" in which pixels for arranging color separation images of the three primary colors R, G, B are arranged on one panel
In addition, there is a "single-panel liquid crystal color projector" that displays primary color lights separated by three dichroic mirrors, that is, R light, G light, and B light into liquid crystal devices at different incident angles to display a color image. It has been put to practical use.

【0003】このような、単板式液晶カラープロジェク
タにおいて、単板式液晶デバイスにおける各画素に有効
に光を取り込み、ブラックマトリックスの遮光による投
射光量の低下を防止するために、単板式液晶デバイスに
おけるR、G、Bの3つの画素に対して1つの集光用の
マイクロレンズを対応させたマイクロレンズアレイ(以
下、MLAと記す)を用い、照射光を所望の画素に集光
させることが知られている。
In such a single plate type liquid crystal color projector, in order to prevent light from being effectively taken into each pixel in the single plate type liquid crystal device and to prevent a decrease in projection light amount due to black matrix shading, R in the single plate type liquid crystal device, It is known to use a microlens array (hereinafter referred to as MLA) in which one condensing microlens is associated with three G and B pixels to condense irradiation light to a desired pixel. There is.

【0004】図14は、回転式カラーフィルタを用いた
時分割方式投影プロジェクタの概略構成図である。この
構成は、投影面91、投影レンズ92、コンデンサレン
ズ93、反射型カラー画像表示装置94、カラーフィル
タ95、光源96から構成されている。投影面91は、
拡大された画像を投影するスクリーンである。投影レン
ズ92は、反射型カラー画像表示装置からの画像を拡大
する機能を持ち、複数のレンズから構成されている。コ
ンデンサレンズ93は、光源96の白色光を平行光に変
換する機能を有する。反射型カラー画像表示装置94
は、後面の図示しない反射板からの光を受け、各3原色
の色ごとに表示素子が対応した構成である。カラーフィ
ルタ95は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色の
フィルタをモータ等で回転させている。光源96は、白
色光源であり、高圧水銀タイプのショートアークランプ
が使用される。そして反射型カラー画像表示装置94に
対して斜から照射している。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a time-division projection projector using a rotary color filter. This configuration includes a projection surface 91, a projection lens 92, a condenser lens 93, a reflective color image display device 94, a color filter 95, and a light source 96. The projection plane 91 is
It is a screen which projects the enlarged image. The projection lens 92 has a function of enlarging an image from the reflective color image display device and is composed of a plurality of lenses. The condenser lens 93 has a function of converting white light of the light source 96 into parallel light. Reflective color image display device 94
Is a structure in which the display element corresponds to each of the three primary colors by receiving light from a reflection plate (not shown) on the rear surface. As the color filter 95, filters of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) are rotated by a motor or the like. The light source 96 is a white light source, and a high pressure mercury type short arc lamp is used. The reflective color image display device 94 is obliquely illuminated.

【0005】この従来例の動作は、一定の速度で回転す
るカラーフィルタ95に、光源96からの白色光が当た
りフィルタにより色選別される。例えば、赤(R)のフ
ィルタの時は白色光から赤のみが選択され、反射型カラ
ー画像表示装置94内の反射板で反射され、表示素子の
ON/OFFに応じた光が光源96からの入射角と同じ
角度で出射され、出射光の軌跡上に配置された投影レン
ズ92で拡大されて投影面91に投影される。この動作
が時分割に行われ、カラー画像が投影される。
In the operation of this conventional example, the white light from the light source 96 hits the color filter 95 rotating at a constant speed, and the color is selected by the filter. For example, in the case of a red (R) filter, only red is selected from white light, and the light reflected by the reflection plate in the reflection type color image display device 94 is emitted from the light source 96 according to ON / OFF of the display element. The light is emitted at the same angle as the incident angle, enlarged by the projection lens 92 arranged on the locus of the emitted light, and projected on the projection surface 91. This operation is performed in a time division manner, and a color image is projected.

【0006】また、染料や顔料を用いた既存のカラーフ
ィルタに代えて、ホログラムや回折格子の分光回折特性
を利用したカラーフィルタ(以下、HCF;Holographi
c Color Filterと記す)を用いたフルカラー液晶画像
表示装置が公知であり、特開平5−232319号公報
には、液晶画像表示装置のうち、液晶ビデオプロジェク
タの改良に関する技術が開示されている。
Further, in place of existing color filters using dyes and pigments, color filters utilizing the spectral diffraction characteristics of holograms and diffraction gratings (hereinafter referred to as HCF; Holographi).
A full-color liquid crystal image display device using a c color filter) is known, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-232319 discloses a technique relating to improvement of a liquid crystal video projector among liquid crystal image display devices.

【0007】それによると、カラーフィルタの各色セル
自体をホログラムによって構成し、赤・緑・青のそれぞ
れの色に対応させた微小なドットのホログラムからなる
ホログラムパネル(HCF)を有し、HCFからの各色
に対応したそれぞれの回折光が集光するように、透光部
を設けたスリットを配置して、前記スリットを通過した
光を、スクリーン上に赤・緑・青のドットとして結像さ
せる液晶ビデオプロジェクタである。
According to this, each color cell of the color filter itself is constituted by a hologram, and a hologram panel (HCF) comprising holograms of minute dots corresponding to respective colors of red, green and blue is provided. A slit provided with a light-transmitting portion is arranged so that each diffracted light corresponding to each color of is condensed, and the light passing through the slit is imaged as red, green, and blue dots on the screen. It is a liquid crystal video projector.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】近年、パーソナルコン
ピュータ(PC)の発展と共に、画像に対する認識が大
きく変わり、通信の分野においても画像を抜きにして語
ることはできない。特に、最近ではPCによりドキュメ
ントを作成し、それを液晶面に形成して直接プロジェク
タに投影してプレゼンテーションを行ったり、液晶テレ
ビ画像を大形プロジェクタで楽しむことが日常的になっ
てきている。このような状況において、投影内容が文字
だけとは限らず、むしろ画像を扱う機会が多くなってき
たため、画質に対する要望が必然的に高くなってきた。
In recent years, with the development of personal computers (PCs), recognition of images has changed significantly, and it is impossible to speak without the images in the field of communication. In particular, recently, it has become common to create a document by a PC, form the document on a liquid crystal surface and directly project it on a projector to give a presentation, or to enjoy a liquid crystal television image on a large projector. In such a situation, the projection contents are not limited to characters, but rather there are more opportunities to handle images, so the demand for image quality has inevitably increased.

【0009】前記従来例の図14において、投影すべき
カラー画像の3原色による色分解像のそれぞれを1つの
パネル状の液晶デバイスに表示し、これらに対応する原
色光により照射し、各パネルの原色光像をスクリーン上
に合成的に投影してカラー画像の表示を行う。さらに、
上記原色光を得るためのカラーフィルタは回転機構を伴
いその機構が複雑と成り、各色が時分割のため各液晶デ
バイスを照射する原色光の光強度が1/3となり、投影
されるカラー画像が暗くなるという問題があった。
In FIG. 14 of the conventional example, each of the color separated images of the three primary colors of the color image to be projected is displayed on one panel-shaped liquid crystal device, and the primary color lights corresponding to these are emitted to illuminate each panel. A color image is displayed by synthetically projecting the primary color light image on the screen. further,
The color filter for obtaining the above primary color light has a complicated rotation mechanism, and since each color is time-division, the light intensity of the primary color light that illuminates each liquid crystal device is ⅓, and the projected color image is There was a problem of getting dark.

【0010】また、ホログラムの場合も主光線が斜から
入射するため、光利用効率が低く、混色率も悪い。さら
に入射光の角度依存に非常に弱いといった欠点がある。
Also, in the case of a hologram, since the chief ray is obliquely incident, the light utilization efficiency is low and the color mixing ratio is poor. Further, there is a drawback that the angle dependence of incident light is very weak.

【0011】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、光
源からの入射光が斜から入射してもロスなく集光および
反射できるようにして、コンパクトで光量効率の高い光
学系をもった画像表示装置を提供することにある。
In view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, the present invention is capable of condensing and reflecting the incident light from the light source without any loss even if the incident light is obliquely incident, and is an image display having an optical system which is compact and has high light quantity efficiency. To provide a device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、画像表示装置にかかる発明は、白色光源
からの光を色分離して一定角度で反射するように配置さ
れた色分離手段を備え、該色分離手段からの各色を受光
して集光する光学手段と、該光学手段で集光された光束
を反射板で反射させながら空間変調する反射型空間変調
素子と、該反射型空間変調素子からの反射光を投影する
投影レンズを備えた画像表示装置において、前記光学手
段は前記透過型空間変調素子側に一方の凸レンズ部、前
記色分離手段側に他方の凸レンズ部を配置する両凸レン
ズ系を備え、前記一方の凸レンズ部の焦点位置を略前記
他方の凸レンズの面上に配置し、前記色分離手段からの
平行光である第1入射光と、前記焦点位置を通って入射
した主光線及び該主光線と平行に入射する第2入射光が
ともに前記反射型空間変調素子側の有効所定範囲に集光
するように構成し、前記反射型空間変調素子は、画素に
対応して配列され入射光の反射角度を適宜変更可能に構
成した複数の反射板と該反射板を駆動する反射板駆動手
段とを備え、画素情報に応じて前記反射板を個別に選択
して必要画素を前記投影レンズ側に反射可能に構成した
ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention relates to an image display apparatus, in which color separation is performed such that light from a white light source is color-separated and reflected at a constant angle. Optical means for receiving and condensing each color from the color separating means, a reflection type spatial modulation element for spatially modulating the light flux condensed by the optical means while reflecting the luminous flux on the reflecting plate, and the reflection In an image display device provided with a projection lens for projecting reflected light from a die spatial modulation element, the optical means has one convex lens portion on the transmissive spatial modulation element side and the other convex lens portion on the color separation means side. A bi-convex lens system, wherein the focal position of the one convex lens portion is arranged substantially on the surface of the other convex lens, and the first incident light, which is parallel light from the color separating means, passes through the focal position. Incident chief ray and the The second incident light that is incident in parallel with the light beam is configured to be condensed in an effective predetermined range on the reflective spatial modulation element side, and the reflective spatial modulation element is arranged corresponding to a pixel and A plurality of reflectors configured so that the reflection angle can be changed appropriately, and reflector driving means for driving the reflectors are provided, and the reflectors are individually selected according to pixel information, and necessary pixels are provided on the projection lens side. It is characterized in that it is configured to be reflective.

【0013】ここにおいて、本発明は両凸レンズ系を有
しているが、1個の凸レンズのみでなく、一方の凸レン
ズ部と他方の凸レンズ部との間に複数の凸レンズまたは
凹レンズ、もしくはそれらの組み合わせが介在してもよ
い。
Here, the present invention has a biconvex lens system, but not only one convex lens, but also a plurality of convex lenses or concave lenses between one convex lens portion and the other convex lens portion, or a combination thereof. May intervene.

【0014】本発明によると、前記一方の凸レンズ部の
焦点位置を略前記他方の凸レンズ部の面上に配置してい
るので、前記色分離手段からの入射した光はその焦点位
置を通る限りにおいては、その主光線は射出側で平行光
線として射出する。そして、主光線と平行に前記他方の
凸レンズ部の面に入射した第2入射光は前記一方の凸レ
ンズ部のために両凸レンズ系の像側の焦点位置に集光す
る。また、前記他方の凸レンズ面に入射する前記色分離
手段からの平行光である第1入射光は、両凸レンズ系の
前記反射型空間変調素子側の焦点位置に集光する。よっ
て、前記色分離手段から入射する入射光の略大部分を前
記反射型空間変調素子側に集光することが可能であり、
これらの集光した光を前記反射板によって前記反射型空
間変調素子を通して前記投影レンズ側に反射するように
構成したので、光ロスを軽減し明るい反射型空間変調素
子を有した画像表示装置を提供することができる。
According to the present invention, since the focal position of the one convex lens portion is arranged substantially on the surface of the other convex lens portion, as long as the light incident from the color separating means passes through the focal position. Emits its chief ray as a parallel ray on the exit side. The second incident light that has entered the surface of the other convex lens portion in parallel with the principal ray is condensed at the image-side focal position of the biconvex lens system because of the one convex lens portion. Further, the first incident light, which is parallel light from the color separation means and is incident on the other convex lens surface, is condensed at a focal position on the reflective spatial modulation element side of the biconvex lens system. Therefore, it is possible to collect almost all of the incident light incident from the color separation unit on the reflective spatial light modulator side,
Since the condensed light is reflected by the reflector through the reflection type spatial modulation element to the projection lens side, an image display device having a bright reflection type spatial modulation element with reduced light loss is provided. can do.

【0015】つまり、前記反射型空間変調素子として、
画素がON/OFFでメカ的に動くDMD(digital m
icromirror device)を使用することにより、ON時に
反射光を本発明のレンズアレイの特性を活かしながら投
影レンズ側に反射させ、必要画素を投影可能とし、OF
F時に反射光を投影レンズ外に反射するものである。
That is, as the reflective spatial light modulator,
DMD (digital m
By using the icromirror device), the reflected light is reflected to the projection lens side while making use of the characteristics of the lens array of the present invention when ON, and the necessary pixels can be projected.
At F, the reflected light is reflected to the outside of the projection lens.

【0016】かかる発明によれば、白色光をダイクロイ
ックミラーにより色分離するため、各色が個別に液晶素
子に入射するためカラーフィルタが必要無くなり、光利
用効率が高くなる。また、画素の並びに対して斜に光が
入射しても、出射光が平行になるため広がり角を小さく
でき、小口径の投影レンズを用いた場合でも、全光束を
有効に利用することができる。これにより、光利用効率
が高く、ホワイトバランスの良いカラー画像を得ること
が可能になると共に、コストアップの原因となっていた
高価な大口径のレンズを用いなくてもよくなることか
ら、投影型カラー液晶表示装置全体としてのコストアッ
プを回避することが可能になる。
According to this invention, since white light is color-separated by the dichroic mirror, each color is individually incident on the liquid crystal element, so that a color filter is not required and the light utilization efficiency is improved. Further, even if light is obliquely incident on the pixel array, the divergent angle can be made small because the emitted light is parallel, and even when a projection lens having a small aperture is used, the entire luminous flux can be effectively used. . As a result, it is possible to obtain a color image with high light utilization efficiency and good white balance, and it is not necessary to use an expensive lens with a large aperture, which was a cause of cost increase. It is possible to avoid an increase in the cost of the liquid crystal display device as a whole.

【0017】また、レンズアレイ基板に用いられる両凸
レンズ系は、前記色分離手段に対面する前記他方の凸レ
ンズ部の有効面は、前記色分離手段によって分離された
全ての原色光が入射可能であって、画素層側に対面する
前記一方の凸レンズ部の有効面は、該全ての原色の光が
出射可能であって、一画素を形成することが望ましい。
その際に前記一方の凸レンズ部の有効面を出射する第1
色は前記有効面の中心部分に集光し、他の色は周辺部分
に集光することが好ましい。そして、他の色が複数色で
あれば、周辺部分は共有してもよく、中心部分の外側に
リング上に分別区画してもよい。
Further, in the biconvex lens system used for the lens array substrate, all the primary color light separated by the color separating means can enter the effective surface of the other convex lens portion facing the color separating means. It is desirable that the effective surface of the one convex lens portion facing the pixel layer side is capable of emitting light of all the primary colors and forms one pixel.
At that time, the first surface that exits the effective surface of the one convex lens portion
It is preferable that the color is condensed on the central portion of the effective surface and the other colors are condensed on the peripheral portion. If the other colors are multiple colors, the peripheral portion may be shared or the outer portion of the central portion may be divided on the ring.

【0018】また、前記必要画素として選択された前記
反射板は、その反射角度を前記投影レンズ側に反射可能
に変更し、前記反射板の入射光を前記投影レンズに入射
させることが本発明の有効な手段である。つまり、画素
を表示しない時、言い換えると画素がOFFの時は反射
光は入射光と同じ角度で反射するので、その方向は投影
レンズから外れるように構成される。またONの時は投
影レンズに入射するように構成される。
Further, the reflection plate selected as the necessary pixel is changed in its reflection angle so that it can be reflected toward the projection lens side, and the incident light of the reflection plate is made incident on the projection lens. It is an effective means. That is, when the pixel is not displayed, in other words, when the pixel is OFF, the reflected light is reflected at the same angle as the incident light, so that the direction is configured to be out of the projection lens. Further, when it is ON, it is configured to enter the projection lens.

【0019】かかる発明によれば、画素がONの時、前
記反射板の角度を変更するため、投影レンズへの角度
を、光束の拡がり角が狭くなるように制御可能となし、
光学系をコンパクトに構成することができる。
According to this invention, since the angle of the reflector is changed when the pixel is ON, the angle to the projection lens can be controlled so that the divergence angle of the light beam becomes narrow.
The optical system can be made compact.

【0020】また、前記必要画素として選択された前記
反射板は、前記必要画素の反射光の拡散を防止するため
に、該反射板に対する入射角度を増加させる方向に変更
可能にしたことも本発明の有効な手段である。かかる技
術手段によれば、反射光が反射板に対向する光軸に入っ
てくる光と平行となり、しかも光束の拡がり角が狭くな
るので、光学系がコンパクトに設計できる。
Further, in the present invention, the reflection plate selected as the necessary pixel can be changed in a direction in which an incident angle with respect to the reflection plate is increased in order to prevent diffusion of reflected light of the necessary pixel. Is an effective means. According to this technical means, the reflected light becomes parallel to the light entering the optical axis facing the reflecting plate, and the divergence angle of the luminous flux becomes narrower, so that the optical system can be designed compactly.

【0021】また、前記必要画素として選択された前記
反射板は、その反射角度を該反射板と対向する前記両凸
レンズ側に反射可能に変更することも本発明の有効な手
段である。かかる発明によれば、主光線に対して反射光
束が平行になり光の広がりが防止でき、光を無駄なく投
影レンズに導くことができる。
Further, it is an effective means of the present invention to change the reflection angle of the reflection plate selected as the necessary pixel so that the reflection angle can be reflected toward the biconvex lens side facing the reflection plate. According to this invention, the reflected light flux becomes parallel to the principal ray, the spread of the light can be prevented, and the light can be guided to the projection lens without waste.

【0022】また、反射型空間変調素子を用いた画像表
示装置は、液晶層の背面に画素に対応して配列された前
記反射板によって前記反射型空間変調素子を通して前記
投影レンズ側に反射するように構成したことを特徴とす
る。
Further, in the image display device using the reflection type spatial modulation element, the reflection plate arranged on the back surface of the liquid crystal layer corresponding to the pixel reflects the light to the projection lens side through the reflection type spatial modulation element. It is characterized in that it is configured in.

【0023】かかる技術手段によれば、前記反射型空間
変調素子により変調された反射光の軌跡上に投影レンズ
を配置すればよいため、設計の自由度が拡がり設計も容
易となる。また、プリズム等の光屈折および合成手段が
不要となり、光学系のコストを安くすることができる。
According to such a technical means, the projection lens may be arranged on the locus of the reflected light modulated by the reflection type spatial modulation element, so that the degree of freedom in design is expanded and the design is facilitated. Further, the optical refraction and combining means such as a prism becomes unnecessary, and the cost of the optical system can be reduced.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施の
形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に
記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相
対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲
をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎ
ない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the constituent elements, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples, not the gist of limiting the scope of the present invention thereto, unless otherwise specified. Absent.

【0025】図1は、本実施の形態の反射型カラー液晶
表示装置に用いられるMLA付きの反射型カラー液晶表
示素子10の断面図と光の軌跡を表す図である。反射型
カラー液晶表示素子10は、MLA基板20とガラス基
板11の対向面にそれぞれ透明な走査電極23と駆動電
極12R、12G、12Bを形成し、その間に液晶層1
3を充填して周囲をシール材14によって封止してい
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a reflection type color liquid crystal display element 10 with MLA used in the reflection type color liquid crystal display device of the present embodiment and a diagram showing a light locus. The reflective color liquid crystal display element 10 has a transparent scanning electrode 23 and driving electrodes 12R, 12G, and 12B formed on the opposing surfaces of an MLA substrate 20 and a glass substrate 11, respectively, and the liquid crystal layer 1 is interposed therebetween.
3 is filled and the periphery is sealed by the sealing material 14.

【0026】MLA基板20は、透明で互いに屈折率の
異なる3層のレンズ樹脂層18、17、16をベースガ
ラス19、15間に挟み込んだものであって、レンズ樹
脂層18、17、16の界面が形成されている。走査電
極23と駆動電極12R、12G、12Bは互いに直交
し、透明電極によって形成されている。つまりマトリッ
クス状に配列された電極であり、その交点が選択される
と駆動電極に対応する部分の液晶層13が相転位により
光を透過させる。そして駆動電極12R、12G、12
Bは、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色に対応し
て設けられ、それぞれの色の組み合わせにより全ての色
を形成して液晶の一画素を駆動する。
The MLA substrate 20 is formed by sandwiching three lens resin layers 18, 17 and 16 which are transparent and have different refractive indexes between the base glasses 19 and 15, and the lens resin layers 18, 17 and 16 are An interface is formed. The scan electrodes 23 and the drive electrodes 12R, 12G, 12B are orthogonal to each other and are formed of transparent electrodes. That is, the electrodes are arranged in a matrix, and when the intersections are selected, the liquid crystal layer 13 in the portion corresponding to the drive electrodes transmits light by phase transition. And drive electrodes 12R, 12G, 12
B is provided corresponding to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), and all the colors are formed by combining the respective colors to drive one pixel of the liquid crystal.

【0027】次に、光の軌跡について説明する。主光線
を破線で示し、各色を赤(R)、緑(G)、青(B)と
表す。以下、入射光が入射する第1レンズ部22は(物
側レンズ部)を、また、出射する第2レンズ部21は
(像側レンズ部)を意味する。主光線は図のように、第
1レンズ部22から入射し、第2レンズ部21を透過し
て駆動電極12R、12G、12Bに対して垂直に入射
する。ガラス基板11の駆動電極側に反射膜があるとす
れば、その反射光は同じ軌跡を通り、第1レンズ部22
の光軸のP1に焦点を結ぶように設計される。また、各
色の光束は第1レンズ部22から入射、屈折し、第2レ
ンズ部21で再度屈折され駆動電極12R、12G、1
2B上に集光され、その反射光は同じ角度で反射して第
2レンズ部21を通過して、さらに第1レンズ部22に
より入射光と平行になるように設計される。
Next, the trajectory of light will be described. The chief ray is shown by a broken line, and each color is represented by red (R), green (G), and blue (B). Hereinafter, the first lens portion 22 on which the incident light is incident means the (object side lens portion), and the second lens portion 21 on which the incident light is emitted means the (image side lens portion). As shown in the figure, the chief ray enters from the first lens portion 22, passes through the second lens portion 21, and enters perpendicularly to the drive electrodes 12R, 12G, and 12B. If there is a reflective film on the drive electrode side of the glass substrate 11, the reflected light passes through the same locus, and the first lens portion 22
It is designed to focus on P1 of the optical axis of. Further, the light flux of each color enters and is refracted from the first lens portion 22, is refracted again by the second lens portion 21, and is driven by the drive electrodes 12R, 12G, and 1.
The light is focused on 2B, reflected light is reflected at the same angle, passes through the second lens portion 21, and is further designed to be parallel to the incident light by the first lens portion 22.

【0028】図2は、図1の光の軌跡をより詳しく説明
するための図である。例えば、緑(G)色の光の場合に
ついて図2(a)で説明すると、主光線は破線のように
入射光と反射光は同じ軌跡を通り、他の光束は第1レン
ズ部22で屈折され、第2レンズ部21で更に屈折され
駆動電極12G上に集光される。これは等価的に第1レ
ンズ部22と第2レンズ部21の合成焦点距離f1を持
ったレンズと考えられる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the trajectory of the light in FIG. 1 in more detail. For example, the case of green (G) light will be described with reference to FIG. 2A. In this case, the principal ray passes the same locus as the broken line and the other rays are refracted by the first lens unit 22. Then, the light is further refracted by the second lens portion 21 and condensed on the drive electrode 12G. This is equivalently considered to be a lens having a combined focal length f1 of the first lens unit 22 and the second lens unit 21.

【0029】図2(b)は、同じく、図1の光の軌跡を
より詳しく説明するための図である。各色の主光線は、
駆動電極12R、12G、12Bに対して垂直に入射
し、その反射光は同じ軌跡を通るので各色の主光線は平
行になる。その平行光が第2レンズ部21に入射して、
その焦点距離f2が第1レンズ部22の光軸に一致する
ように設計されている。
Similarly, FIG. 2B is a diagram for explaining the trajectory of the light in FIG. 1 in more detail. The chief rays of each color are
The incident rays are perpendicular to the drive electrodes 12R, 12G, and 12B, and the reflected light passes through the same locus, so that the principal rays of each color are parallel. The parallel light enters the second lens portion 21,
The focal length f2 is designed to match the optical axis of the first lens unit 22.

【0030】以上のように本実施の形態のレンズアレイ
を使用することにより、白色光から光を3原色分離され
たそれぞれの色の光を液晶の1画素に同時に入射するこ
とがきるため、時分割あるいはカラーフィルタによる光
のロスが無くなり、明るい光学系が実現できる。また、
入射光が斜から入射しても、本実施の形態のレンズアレ
イにより液晶に光束が入射および集光するので、光のス
ポットが集約され、隣接画素への光の漏れ、いわゆる光
の混色率が激減した光束を液晶面で受光することができ
る。さらに、出射光がある決められた方向になるので、
それに応じた光学系設計が可能となり、光学系そのもの
がコンパクトになり、また光学系の設計もし易くなる。
As described above, by using the lens array of this embodiment, it is possible to simultaneously inject light of each color obtained by separating the light from the white light into the three primary colors into one pixel of the liquid crystal. There is no loss of light due to division or color filters, and a bright optical system can be realized. Also,
Even if the incident light is obliquely incident, the light flux is incident on and condensed on the liquid crystal by the lens array of the present embodiment, so that the spots of light are aggregated and the leakage of light to adjacent pixels, that is, the so-called light color mixing rate is The drastically reduced luminous flux can be received by the liquid crystal surface. Furthermore, since the emitted light is in a certain direction,
The optical system can be designed accordingly, the optical system itself becomes compact, and the optical system can be easily designed.

【0031】図3は、本実施の形態の画素がON/OF
Fでメカ的に動くDMDの場合の光線軌跡を表す斜視図
である。この図では光線が画素の並びに対して、垂直方
向から斜に入射した場合を表している。図の左側はDM
D33がOFFの場合、右側はDMD33がONの場合
である。まずOFFの場合、入射光はMLA31とML
A32により図1で説明した通り、主光線はDMD33
で集光される。この時DMD33のマイクロミラーは傾
斜していないため入射角と同じ角度で反射され、投影レ
ンズ30に入射しない。次にONの場合、DMD33の
マイクロミラーは投影レンズ30に入射する角度に傾斜
して、画像が図示しないスクリーンに投影される。
FIG. 3 shows that the pixel of this embodiment is ON / OF.
It is a perspective view showing the ray trace in the case of DMD which moves mechanically in F. This figure shows a case where a light ray is obliquely incident from the vertical direction with respect to the array of pixels. DM on the left side of the figure
When D33 is OFF, the right side is when DMD33 is ON. First, when OFF, the incident light is MLA31 and ML
As explained in FIG. 1 by A32, the chief ray is DMD33.
Is collected at. At this time, the micromirrors of the DMD 33 are not tilted, so they are reflected at the same angle as the incident angle and do not enter the projection lens 30. Next, when it is ON, the micromirror of the DMD 33 is tilted at an angle of incidence on the projection lens 30 and an image is projected on a screen (not shown).

【0032】図4は、図3のDMD33の動きを、さら
に分かりやすく説明するための図である。(a)はDM
D33がOFFの場合で、斜下から入射した光が同じ角
度で反射して、図示しない投射レンズ外へ光束を導く。
(b)はDMD33がONの場合で、斜下から入射した
光が傾斜したマイクロミラーにより図示しない投射レン
ズへ入射される。このように斜からの入射光であって
も、MLA31、32により主光線が集光され、DMD
33により光の変調が行われる。この場合DMD33が
ONの時、反射光が水平になり1つのレンズアレイを透
過するところが重要である。なぜならば、それにより、
本実施の形態のレンズアレイの特性が十分活かせるから
である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the movement of the DMD 33 of FIG. 3 in a more understandable manner. (A) is DM
When D33 is OFF, the light incident from below is reflected at the same angle and guides the light beam to the outside of the projection lens (not shown).
(B) shows the case where the DMD 33 is ON, and the light incident from below is incident on the projection lens (not shown) by the inclined micromirror. Thus, even if the incident light is oblique, the principal rays are condensed by the MLAs 31 and 32, and the DMD
The light is modulated by 33. In this case, it is important that the reflected light becomes horizontal and passes through one lens array when the DMD 33 is ON. Because,
This is because the characteristics of the lens array of this embodiment can be fully utilized.

【0033】図5は、反射型カラー液晶表示素子の場合
の光線軌跡を表す斜視図である。この図では光線が画素
の並びに対して、垂直方向から斜に入射した場合を表し
ている。図3と同等の部分には、同じ参照番号が付せら
れているので重複する説明は省略する。この場合は、画
素情報に応じて液晶表示素子の液晶層の相転位により、
反射光を透過あるいは非透過させる原理であり、一義的
に反射角度が決定されるため、反射型カラー液晶表示素
子40で変調された反射光の軌跡上に投影レンズを設定
すれば良い。
FIG. 5 is a perspective view showing a ray trace in the case of a reflective color liquid crystal display element. This figure shows a case where a light ray is obliquely incident from the vertical direction with respect to the array of pixels. Portions equivalent to those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted. In this case, due to the phase transition of the liquid crystal layer of the liquid crystal display element according to the pixel information,
This is the principle of transmitting or non-transmitting the reflected light, and since the reflection angle is uniquely determined, the projection lens may be set on the locus of the reflected light modulated by the reflective color liquid crystal display element 40.

【0034】図6は、図5の動きを、さらに分かりやす
く説明するための図である。入射光は2つのレンズをま
たいで入射され、その入射光と同じ角度で反射される。
その反射光は主光線と平行に出射される。従って、反射
型カラー液晶表示素子40で変調された反射光の軌跡上
に投影レンズを設定するようにすれば光束を無駄なく投
影することができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the movement of FIG. 5 in a more understandable manner. Incident light is made incident on the two lenses and reflected at the same angle as the incident light.
The reflected light is emitted in parallel with the chief ray. Therefore, if the projection lens is set on the locus of the reflected light modulated by the reflective color liquid crystal display element 40, the light flux can be projected without waste.

【0035】図7は、光線がDMD33の画素の並びに
対して、斜に入射した場合を表している。(a)はDM
D33がOFFの場合で、斜から入射した3原色光が同
じ角度で反射して、図示しない投射レンズ外へ光束を導
く。(b)はDMD33がONの場合で、斜から入射し
た光が傾斜したマイクロミラーにより図示しない投射レ
ンズへ反射される。ここではR、G、B全てがONにな
っているが、実際は個別にON/OFFの動作をする。
この場合も図4(b)と同様に、反射光が水平になり1
つのレンズアレイを透過するところが重要である。
FIG. 7 shows a case where a light ray is obliquely incident on the arrangement of pixels of the DMD 33. (A) is DM
When D33 is OFF, the three primary color lights that are obliquely incident are reflected at the same angle and guide the light beam to the outside of the projection lens (not shown). (B) shows the case where the DMD 33 is ON, and the light obliquely incident is reflected by a tilted micromirror to a projection lens (not shown). Here, all of R, G, and B are turned on, but in reality, they are individually turned on / off.
Also in this case, the reflected light becomes horizontal as in FIG.
It is important that the light passes through the two lens arrays.

【0036】図8は、反射型カラー液晶表示素子の場合
の光線軌跡を表す斜視図である。この図では光線が画素
の並びに対して、斜に入射した場合を表している。これ
は基本的に図6の場合と同様に、入射光は2つのレンズ
をまたいで入射され、その入射光と同じ角度で反射され
る。その主光線はレンズアレイ31の光軸で集光され、
反射光の光束は平行に出射される。従って、反射型カラ
ー液晶表示素子40で変調された反射光の軌跡上に投影
レンズを設定するようにすれば光束を無駄なく投影する
ことができる。
FIG. 8 is a perspective view showing a ray trace in the case of a reflective color liquid crystal display device. This figure shows a case where a light ray is incident obliquely with respect to the arrangement of pixels. This is basically the same as in the case of FIG. 6, the incident light is made to enter across two lenses and is reflected at the same angle as the incident light. The chief ray is condensed on the optical axis of the lens array 31,
The luminous flux of the reflected light is emitted in parallel. Therefore, if the projection lens is set on the locus of the reflected light modulated by the reflective color liquid crystal display element 40, the light flux can be projected without waste.

【0037】図9は、DMDを使用した時に、画素の並
びと垂直方向から斜入射する場合で、光線が3つのレン
ズを使用する。(a)はDMD33がOFFの時で、斜
からの入射光が1つのレンズをまたいで入射した場合
は、当然反射光は入射光のレンズ面の3番目のレンズ面
31を透過する。(b)はDMD33がONの時で、反
射光がそのミラーに対向したレンズに向かって反射す
る。つまり3原色の1色の単位がレンズ3つの構成のレ
ンズアレイとなる。かかる実施の形態によれば、光の軌
跡が設計時点で決まるため、光学系全体の厚みがコント
ロールでき、設計も容易となる。また、画素に対するレ
ンズの厚みの幅が増えるので混色に対して有利になる。
FIG. 9 shows a case where the DMD is used and the light is obliquely incident from the direction perpendicular to the pixel arrangement, and three light rays are used. (A) is when the DMD 33 is OFF, and when incident light from an oblique direction enters over one lens, naturally reflected light is transmitted through the third lens surface 31 of the lens surfaces of the incident light. In (b), when the DMD 33 is ON, the reflected light is reflected toward the lens facing the mirror. That is, a unit of one of the three primary colors is a lens array having three lenses. According to such an embodiment, since the locus of light is determined at the time of designing, the thickness of the entire optical system can be controlled and designing becomes easy. Further, since the width of the lens thickness with respect to the pixel increases, it is advantageous for color mixing.

【0038】図10は、反射型カラー液晶表示素子の場
合の光線軌跡を表す図である。この場合は、画素情報に
応じて液晶表示素子の液晶層の相転位により、反射光を
透過あるいは非透過させる原理であり、一義的に反射角
度は決定されるので、3個のレンズの厚み範囲内で光線
軌跡を収めるように設計される。
FIG. 10 is a diagram showing ray trajectories in the case of a reflective color liquid crystal display element. In this case, the principle is that the reflected light is transmitted or non-transmitted by the phase transition of the liquid crystal layer of the liquid crystal display element according to the pixel information, and the reflection angle is uniquely determined. It is designed to contain the ray trajectories within.

【0039】図11(a)は第1の実施の形態による、
DMDを用いた反射型カラー表示装置の構成を示す概略
図であり、図11(b)はマイクロミラー71がOFF
状態の場合における図11(a)のA部拡大図、図11
(c)はマイクロミラー71がON状態の場合における
図11(a)のA部拡大図である。また、図12はDM
D装置800の1画素分、つまりカラー3原色の1色分
の画素構造を説明する斜視図である。この実施の形態
は、反射型空間変調素子として、画素がON/OFFで
メカ的に動くDMD80を使用することにより、ON時
に反射光を本実施の形態のレンズアレイの特性を活かし
ながら投影レンズ側に反射させ、必要画素を投影可能と
し、OFF時に反射光を投影レンズ外に反射するもので
ある。まず、DMD80について説明する。これはマイ
クロマシニング技術を用いることにより、Si基板73
上に多数の微細なマイクロミラー71を配列させた光学
素子である。Si基板73の上面には一対の支持部72
が設けられており、Si基板73の表面においてトーシ
ョンヒンジ76の両端が支持部75によって支持されて
いる。
FIG. 11A shows the first embodiment,
FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of a reflective color display device using a DMD, and FIG.
11A is an enlarged view of part A of FIG.
FIG. 11C is an enlarged view of part A in FIG. 11A when the micromirror 71 is in the ON state. In addition, FIG. 12 shows DM
11 is a perspective view illustrating a pixel structure of one pixel of the D device 800, that is, one color of three primary colors. FIG. In this embodiment, a DMD 80 that mechanically moves pixels ON / OFF is used as a reflection type spatial modulation element, so that the reflected light when ON is used on the projection lens side while utilizing the characteristics of the lens array of this embodiment. The necessary pixels can be projected and the reflected light is reflected to the outside of the projection lens when turned off. First, the DMD 80 will be described. This is because the Si substrate 73
It is an optical element in which a large number of fine micromirrors 71 are arranged on the top. A pair of supporting portions 72 is provided on the upper surface of the Si substrate 73.
Is provided, and both ends of the torsion hinge 76 are supported by the support portion 75 on the surface of the Si substrate 73.

【0040】トーションヒンジ76には、ヨーク74の
中央部が取り付けられており、ヨーク74の中心に立て
られた柱部70の上端にマイクロミラー71が形成され
ている。Si基板73の上面には、静電気等の電気磁気
的な力によってヨークに駆動力を及ぼしてトーションヒ
ンジ76を捩らせながらヨーク74の傾きを調整するこ
とにより、マイクロミラー71の角度を制御するための
ミラー駆動手段が設けられている。こうしてヨーク74
を傾けることにより、マイクロミラー71の角度を変化
させることができ、マイクロミラー71に光を照射して
いると、反射光の方向を自由に制御することができる。
A central portion of a yoke 74 is attached to the torsion hinge 76, and a micro mirror 71 is formed on the upper end of a pillar portion 70 standing upright at the center of the yoke 74. The angle of the micro mirror 71 is controlled by adjusting the inclination of the yoke 74 while twisting the torsion hinge 76 by applying a driving force to the yoke on the upper surface of the Si substrate 73 by an electromagnetic force such as static electricity. A mirror driving means is provided for this purpose. Thus the yoke 74
The angle of the micro mirror 71 can be changed by inclining, and when the micro mirror 71 is irradiated with light, the direction of reflected light can be freely controlled.

【0041】DMD80を用いた反射型カラー表示装置
は、図11に示すように、DMD装置800に対向させ
てMLA基板20を配置し、光源63から出射された白
色光をダイクロイックミラー(色分離素子)64によっ
て赤、緑、青の光束に分光させ、各色の光束を斜からM
LA基板20を透過させることにより、カラー3原色を
構成する3つのDMD80に照射させるようにしたもの
である。各画素において、スクリーン60に表示する必
要のない光束は、マイクロミラー71によって横方向へ
反射されて光アブソーバ62に吸収され、スクリーンに
表示する場合には、マイクロミラー71によってプロジ
ェクションレンズ61の方向へ反射させ、プロジェクシ
ョンレンズ61によってスクリーン60上に結像され、
カラー表示画像の1画素となる。この時は当然図4、図
7で説明した通り、光束はMLAに平行に透過する。ま
た、階調を表示するには、1フレーム周期の間に階調レ
ベルに応じて時分割された時間だけ、スクリーンに光が
投射されるようにミラーを制御する。例えば256階調
では、1フレーム時間(60フレームでは1/60秒)
を256分の1に分けた間隔でミラーを制御している。
As shown in FIG. 11, the reflection type color display device using the DMD 80 has the MLA substrate 20 arranged so as to face the DMD device 800, and white light emitted from the light source 63 is dichroic mirror (color separation element). ) 64 disperses the light into red, green, and blue light beams, and separates the light beams of each color from diagonally to M
By transmitting the light through the LA substrate 20, the three DMDs 80 forming the three primary colors of color are irradiated. In each pixel, the light flux that does not need to be displayed on the screen 60 is reflected in the lateral direction by the micro mirror 71 and absorbed by the light absorber 62, and when displayed on the screen, is directed by the micro mirror 71 toward the projection lens 61. It is reflected and imaged on the screen 60 by the projection lens 61,
It becomes one pixel of the color display image. At this time, of course, as described with reference to FIGS. 4 and 7, the light flux passes parallel to the MLA. Further, in order to display the gradation, the mirror is controlled so that the light is projected on the screen for a time that is time-divided according to the gradation level during one frame period. For example, with 256 gradations, 1 frame time (60 frames is 1/60 seconds)
The mirror is controlled at intervals of 1/256.

【0042】このようなDMD80を用いた反射型カラ
ー表示装置において両凸レンズ構造のMLA基板20を
用いれば、MLA基板20とDMD80の間で各色の光
束の主光線が平行となるように出射されるから、光の制
御が容易になる。しかも、前述したMLA基板20を用
いれば、結果として、光学特性を良好にできるので、反
射型カラー表示装置の品質が良好となり、コストも安価
にできる。
When the MLA substrate 20 having the biconvex lens structure is used in the reflection type color display device using the DMD 80, the principal rays of the luminous flux of each color are emitted so as to be parallel between the MLA substrate 20 and the DMD 80. Therefore, it becomes easy to control the light. Moreover, if the MLA substrate 20 described above is used, as a result, the optical characteristics can be improved, so that the quality of the reflective color display device is improved and the cost can be reduced.

【0043】さらには、本実施の形態のMLA基板は、
画像表示装置の応用分野として、投影型プロジェクタ、
背面投影型のプロジェクタテレビ(リアプロTV)、ヘ
ッドマウントディスプレイ(HMD;近年パーチャルア
ミューズメントなどに用いらている眼鏡式の表示モニ
タ)、ビューファインダ、携帯電話などにも利用するこ
とができる。
Furthermore, the MLA substrate of this embodiment is
As a field of application of the image display device, a projection type projector,
It can also be used for a rear projection type projector TV (rear professional TV), a head-mounted display (HMD; an eyeglass-type display monitor used in recent personal amusements and the like), a viewfinder, a mobile phone, and the like.

【0044】図13は、第2の実施の形態による反射型
カラー液晶表示装置の全体構造図である。この反射型カ
ラー液晶表示装置においては、白色光源56の背後に図
示しない球面鏡が設けられており、球面鏡の中心が、白
色光源56における発光部の中心と一致するように配置
されている。白色光源56の前面にはコンデンサレンズ
57が設けられており、コンデンサレンズ57は、その
焦点が白色光源56の発光部の中心と一致するように配
置されている。しかして、白色光源56から出射された
白色光束W、あるいは白色光源56から出射され球面鏡
で反射された白色光束Wは、コンデンサレンズ57を透
過することにより、略平行な白色光束Wとなる。
FIG. 13 is an overall structural view of a reflective color liquid crystal display device according to the second embodiment. In this reflective color liquid crystal display device, a spherical mirror (not shown) is provided behind the white light source 56, and the spherical mirror is arranged so that the center thereof coincides with the center of the light emitting portion of the white light source 56. A condenser lens 57 is provided on the front surface of the white light source 56, and the condenser lens 57 is arranged so that its focal point coincides with the center of the light emitting portion of the white light source 56. Then, the white light flux W emitted from the white light source 56 or the white light flux W emitted from the white light source 56 and reflected by the spherical mirror becomes a substantially parallel white light flux W by passing through the condenser lens 57.

【0045】コンデンサレンズ57の前方には、3種の
ダイクロイックミラー55R、55G、55Bがそれぞ
れ異なる角度で配置されている。ダイクロイックミラー
55R、55G、55Bは、それぞれ赤、緑、青の色に
対応する各波長域の光を選択的に反射し、他は透過する
特性を有し、この順に光軸上に配置されている。以下、
符号のR、G、Bはそれぞれ赤、緑、青の各色を表わす
ものとする。
In front of the condenser lens 57, three types of dichroic mirrors 55R, 55G and 55B are arranged at different angles. The dichroic mirrors 55R, 55G, and 55B have a property of selectively reflecting light in each wavelength range corresponding to red, green, and blue colors, and transmitting the other, and are arranged on the optical axis in this order. There is. Less than,
The symbols R, G, and B represent red, green, and blue colors, respectively.

【0046】青、緑、赤の波長域とは、それぞれ400
−495nm、約495−575nm、約570−70
0nmの波長域を示す。ただし、これらの各波長域の光
を全て利用すればスクリーン照度は高くなるが、各原色
の色純度は低下するので、色純度を重視する場合には、
495nm付近及び575nm付近の光をカットする場
合もある。
The wavelength ranges of blue, green and red are 400 respectively.
-495 nm, about 495-575 nm, about 570-70
The wavelength range of 0 nm is shown. However, if all the light in each of these wavelength ranges is used, the screen illuminance will be high, but the color purity of each primary color will be reduced.
In some cases, the light near 495 nm and the light near 575 nm are cut off.

【0047】ダイクロイックミラー55R、55G、5
5Bは、周知の多層薄膜コーティング技術により形成さ
れる。赤のダイクロイックミラー55Rは約600nm
より長波長の可視光を反射するように多層薄膜の条件が
設定され、青のダイクロイックミラー55Bは約500
nmより短波長の可視光を反射するように多層反射膜の
条件が設定され、緑のダイクロイックミラー55Gは約
570nm−500nmの範囲の可視光を反射するよう
に多層薄膜の条件が設定されている。また、いずれのダ
イクロイックミラー55R、55G、55Bも赤外線を
透過するように設計すれば、赤外線が液晶表示素子54
に到達しなくなるので、液晶表示素子54の温度上昇を
低減するのに効果的である。
Dichroic mirrors 55R, 55G, 5
5B is formed by a well-known multilayer thin film coating technique. The red dichroic mirror 55R is about 600 nm
The conditions of the multilayer thin film are set so that visible light of longer wavelength is reflected, and the blue dichroic mirror 55B has about 500
The condition of the multilayer reflective film is set so as to reflect visible light having a wavelength shorter than nm, and the condition of the multilayer thin film is set so that the green dichroic mirror 55G reflects visible light in the range of about 570 nm-500 nm. . Further, if any of the dichroic mirrors 55R, 55G and 55B is designed to transmit infrared rays, the infrared rays can be transmitted through the liquid crystal display element 54.
Therefore, it is effective to reduce the temperature rise of the liquid crystal display element 54.

【0048】このようにして、コンデンサレンズ57を
透過した平行な白色光束Wは、ダイクロイックミラー5
5R、55G、55Bに入射し、赤の光束、緑の光束、
青の光束に分解されて、液晶表示素子54に設けられた
MLA20に斜に入射する。MLA20は本実施の形態
のレンズアレイであり、前記で説明した通り、両凸レン
ズを使うことによって、ある程度の角度範囲で斜に入射
しても、各画素に主光線を垂直に入射させ、また各光を
集光させることにより、光を有効範囲内に出射させる光
学系を実現することができる。従って、その出射光は投
影レンズ51により拡大され、スクリーン50に投影さ
れる。
In this way, the parallel white light flux W transmitted through the condenser lens 57 is converted into the dichroic mirror 5.
5R, 55G, 55B are incident on the red light flux, the green light flux,
It is decomposed into a blue light flux and obliquely enters the MLA 20 provided in the liquid crystal display element 54. The MLA 20 is the lens array of the present embodiment, and as described above, by using the biconvex lens, even if the light is obliquely incident within a certain angle range, the principal ray is vertically incident on each pixel, and By condensing the light, it is possible to realize an optical system that emits the light within the effective range. Therefore, the emitted light is enlarged by the projection lens 51 and projected on the screen 50.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、画像
表示装置は、画素の並びと垂直方向あるいは水平方向か
ら斜に光が入射しても、MLA基板とDMD間で主光線
を平行にすることが可能であり、光ロスを軽減して明る
い画像表示装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the image display device makes the principal ray parallel between the MLA substrate and the DMD even when light is obliquely incident from the vertical direction or the horizontal direction of the pixel arrangement. It is possible to reduce the light loss and provide a bright image display device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本実施の形態にかかる反射型カラー液晶表示
装置に用いられるMLA付きの反射型カラー液晶表示素
子の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a reflective color liquid crystal display element with MLA used in the reflective color liquid crystal display device according to the present embodiment.

【図2】 図1の光の軌跡をより詳しく説明するための
図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the trajectory of light in FIG. 1 in more detail.

【図3】 画素がON/OFFでメカ的に動くDMDの
場合の光線軌跡を表す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a ray trace in the case of a DMD in which pixels are mechanically moved by ON / OFF.

【図4】 図3のDMDの動きを、さらに分かりやすく
説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the movement of the DMD in FIG. 3 in a more understandable manner.

【図5】 反射型カラー液晶表示素子の場合の光線の軌
跡を表す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a trajectory of light rays in the case of a reflective color liquid crystal display element.

【図6】 図5の動きを、さらに分かりやすく説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the movement of FIG. 5 in a more understandable manner.

【図7】 光線がDMDの画素の並びに対して、斜に入
射した場合の図である。
FIG. 7 is a diagram when a light ray is obliquely incident on a DMD pixel array.

【図8】 反射型カラー液晶表示素子の場合の光線の軌
跡を表す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a trajectory of light rays in the case of a reflective color liquid crystal display element.

【図9】 DMDを使用した時に、画素の並びと垂直方
向から斜入射する場合で、光線が3つのレンズを使用す
る図である。
FIG. 9 is a diagram showing a case where light rays use three lenses when obliquely incident from a direction perpendicular to a pixel arrangement when a DMD is used.

【図10】 反射型カラー液晶表示素子の場合の光線軌
跡を表す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a ray trace in the case of a reflective color liquid crystal display element.

【図11】 第1の実施の形態による、DMDを用いた
反射型カラー表示装置の構成を示す概略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a reflective color display device using a DMD according to the first embodiment.

【図12】 DMDのカラー3原色の1色分の画素構造
を説明する斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view illustrating a pixel structure for one color of three primary colors of DMD.

【図13】 第2の実施の形態による反射型カラー液晶
表示装置の全体構造図である。
FIG. 13 is an overall structural diagram of a reflective color liquid crystal display device according to a second embodiment.

【図14】 従来例の回転式カラーフィルタを用いた時
分割方式投影プロジェクタの概略構成図である。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a time-division projection projector using a conventional rotary color filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 マイクロレンズアレイ基板 21、22 マイクロレンズアレイ(MLA) 60 スクリーン 61 プロジェクションレンズ 62 光アブソーバ 63 光源 64 ダイクロイックミラー 70 柱部 71 マイクロミラー(反射板) 72、75 支持部 73 Si基板 74 ヨーク 76 トーションヒンジ 80 DMD(反射型空間変調素子) 20 Microlens array substrate 21, 22 Micro lens array (MLA) 60 screen 61 projection lens 62 Optical absorber 63 light source 64 dichroic mirror 70 Pillar 71 Micro Mirror (Reflector) 72, 75 support 73 Si substrate 74 York 76 torsion hinge 80 DMD (Reflective spatial modulator)

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/00 G03B 21/00 F 33/12 33/12 (72)発明者 内田 大道 京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地 オムロン株式会社内 (72)発明者 川端 康大 京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地 オムロン株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA13 EA15 EA16 HA13 HA21 HA24 HA28 MA06 2H091 FA05X FA14Z FA26X FA29X FA41X FD01 LA03 LA11Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G03B 21/00 G03B 21/00 F 33/12 33/12 (72) Inventor Daido Uchida Tohorigawa Higashiiri, Shiojikoji, Shimogyo-ku, Kyoto Minami-Fudo-cho 801 Omron Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Kawabata Shiori-Koji Shimokoji-dori Horikawa Higashiiri Minami-Fudo-cho 801 Omron Co., Ltd. F-term (reference) 2H088 EA13 EA15 EA16 HA13 HA21 HA24 HA28 MA06 2H091 FA05X FA14Z FA26X FA29X FA41X FD01 LA03 LA11

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 白色光源からの光を色分離して一定角度
で反射するように配置された色分離手段を備え、該色分
離手段からの各色を受光して集光する光学手段と、該光
学手段で集光された光束を反射板で反射させながら空間
変調する反射型空間変調素子と、該反射型空間変調素子
からの反射光を投影する投影レンズを備えた画像表示装
置において、 前記光学手段は前記反射型空間変調素子側に一方の凸レ
ンズ部、前記色分離手段側に他方の凸レンズ部を配置す
る両凸レンズ系を備え、 前記一方の凸レンズ部の焦点位置を略前記他方の凸レン
ズの面上に配置し、前記色分離手段からの平行光である
第1入射光と、前記焦点位置を通って入射した主光線及
び該主光線と平行に入射する第2入射光がともに前記反
射型空間変調素子側の有効所定範囲に集光するように構
成し、 前記反射型空間変調素子は、画素に対応して配列され入
射光の反射角度を適宜変更可能に構成した複数の反射板
と該反射板を駆動する反射板駆動手段とを備え、 画素情報に応じて前記反射板を個別に選択して必要画素
を前記投影レンズ側に反射可能に構成したことを特徴と
する画像表示装置。
1. An optical means comprising: a color separation means arranged so as to color-separate light from a white light source and reflect the light at a constant angle; and an optical means for receiving and condensing each color from the color separation means. An image display device comprising: a reflective spatial modulation element that spatially modulates a light beam condensed by an optical means while reflecting it by a reflection plate; and a projection lens that projects reflected light from the reflective spatial modulation element, wherein: The means includes a biconvex lens system in which one convex lens portion is arranged on the reflective spatial modulation element side and the other convex lens portion is arranged on the color separation means side, and the focal position of the one convex lens portion is substantially the surface of the other convex lens surface. The first incident light, which is arranged on the upper side and is parallel light from the color separation means, and the principal ray incident through the focal position and the second incident light incident in parallel with the principal ray are both the reflection type space. Effective predetermined range on modulator side A plurality of reflectors arranged so as to collect light, wherein the reflection-type spatial modulation element is arranged so as to correspond to pixels and is capable of appropriately changing a reflection angle of incident light, and a reflector driving means for driving the reflectors. An image display device comprising: and a reflection plate that is individually selected according to pixel information so that necessary pixels can be reflected to the projection lens side.
【請求項2】 前記必要画素として選択された前記反射
板は、その反射角度を前記投影レンズ側に反射可能に変
更し、前記反射板の入射光を前記投影レンズに入射させ
ることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
2. The reflection plate selected as the necessary pixel is changed in its reflection angle so that it can be reflected toward the projection lens side, and makes the incident light of the reflection plate incident on the projection lens. The image display device according to claim 1.
【請求項3】 前記必要画素として選択された前記反射
板は、前記必要画素の反射光の拡散を防止するために、
該反射板に対する入射角度を増加させる方向に変更可能
にしたことを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。
3. The reflection plate selected as the necessary pixel, in order to prevent diffusion of reflected light of the necessary pixel,
The image display device according to claim 2, wherein the angle of incidence on the reflection plate can be changed in a direction in which the angle of incidence is increased.
【請求項4】 前記必要画素として選択された前記反射
板は、その反射角度を該反射板と対向する前記両凸レン
ズ側に反射可能に変更することを特徴とする請求項3記
載の画像表示装置。
4. The image display device according to claim 3, wherein the reflection plate selected as the necessary pixel is changed in reflection angle so that the reflection angle can be reflected toward the biconvex lens side facing the reflection plate. .
【請求項5】 前記反射型空間変調素子は、液晶層の背
面に画素に対応して配列された前記反射板によって前記
反射型空間変調素子を通して前記投影レンズ側に反射す
るように構成したことを特徴とする請求項1記載の画像
表示装置。
5. The reflection type spatial modulation element is configured to reflect to the projection lens side through the reflection type spatial modulation element by the reflection plate arranged corresponding to pixels on the back surface of the liquid crystal layer. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is a display device.
JP2001246192A 2001-08-14 2001-08-14 Picture display device Pending JP2003057592A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001246192A JP2003057592A (en) 2001-08-14 2001-08-14 Picture display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001246192A JP2003057592A (en) 2001-08-14 2001-08-14 Picture display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003057592A true JP2003057592A (en) 2003-02-26

Family

ID=19075800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001246192A Pending JP2003057592A (en) 2001-08-14 2001-08-14 Picture display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003057592A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009511953A (en) * 2006-04-12 2009-03-19 コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー Display using microlenses
WO2023151764A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Marcel Sieler Projection display

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009511953A (en) * 2006-04-12 2009-03-19 コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー Display using microlenses
WO2023151764A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Marcel Sieler Projection display

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100382953B1 (en) Picture display device
JP3418508B2 (en) Projection type image display device
JP3635867B2 (en) Projection type liquid crystal display device
US6553168B2 (en) Projection system utilizing fiber optic illumination
US6637888B1 (en) Full color rear screen projection system using a single monochrome TFT LCD panel
US7419269B2 (en) Display device and projector
JP2001051231A (en) Display optical device
TW200424734A (en) Projector
KR19990030327A (en) Projection type liquid crystal display device
AU2001274885A1 (en) Projection system utilizing fiber optic illumination
JP2002214405A (en) Lens array substrate and image display device
JP2000241882A (en) Illuminator and projection type display device
KR20030018740A (en) Projection apparatus
JPH08340545A (en) Image projector display device
JP2001091894A (en) Display optical device
JP3384221B2 (en) Illumination means and display device using the same
JP3433127B2 (en) Image projection display device
JP2003057592A (en) Picture display device
JP2002182128A (en) Color filter device for image projection, and image projecting device
JPH11311746A (en) Optical switching device and image display device
JP2001255605A (en) Projector
JP4077490B2 (en) Projection-type image display device
JP2000338428A (en) Display optical device
JPH11295652A (en) Image display device and projection image display device using the same
JP4574132B2 (en) Illumination device and color image display device using the same